Oracle Exadata Smart Scan 智能扫描特性详解

为什么使用Oracle Exadata Smart Scan？因为智能扫描是非常棒的特性，也是所有数据库中独一无二的特性。

什么是Smart Scan以及为什么用Smart Scan?

简而言之，Smart Scan是Oracle将SQL处理任务卸载到Exadata存储服务器上，存储服务器处理大量数据后将一小部分返回给数据库，那么数据库本身要处理的数据就少了，这对于数据仓库/ ODS等OLAP数据库带来的性能提升是非常大的。

为了使Smart Scan正常运行，SQL必须具有以下要求：

您要查询的段必须存储在Exadata中，其中磁盘组cell.smart_scan_capable参数设置为true。

必须进行全表扫描或索引快速全扫描操作。

该段必须足够大以触发直接路径读取操作。

让我们来看一个例子：

这是我的表SALES，它具有1.9GB的数据和2000万行：

SQL> select segment_name, segment_type, bytes/1024/1024 mb from user_segments where segment_name='SALES'
 
SEGMENT_NAME         SEGMENT_TYPE       MB
-------------------- ------------------ ----------
SALES                TABLE              1984
 
SQL> select count(*) from sales
 
  COUNT(*)
----------
  20000000
 
Elapsed: 00:00:03.97

为了使用smart scan功能，首先确认cell_offload_processing参数设置为true：

SQL> show parameter cell_offload_processing
 
NAME                                 TYPE        VALUE
------------------------------------ ----------- ------------------------
cell_offload_processing              boolean     TRUE


--也可以指定hint不让SQL走smart scan

SQL> select /*+ OPT_PARAM('cell_offload_processing' 'false') */ max(ORDER_DATE) from SALES;
 
MAX(ORDER
---------
28-SEP-19
 
Elapsed: 00:00:16.52

上面我们可以看到，没有使用smart scan的执行时间为16.52秒。

当我查询未使用smart scan功能的会话的统计信息时，从单元（存储服务器）到数据库服务器返回数据1901MB，物理读1901MB：

SQL> select s.name, m.value/1024/1024 mb from v$mystat m, v$sysstat s where m.statistic#=s.statistic# and (s.name like '%physical IO%' or s.name like '%optimized%' or s.name like 'physical%total bytes');
 
NAME                                                             MB
---------------------------------------------------------------- ----------
physical read requests optimized                                 7.6294E-06
physical read total bytes optimized                              .921875
physical read total bytes                                        1901.14063
physical write requests optimized                                0
physical write total bytes optimized                             0
physical write total bytes                                       0
cell physical IO interconnect bytes                              1901.14063
cell physical IO bytes saved during optimized file creation      0
cell physical IO bytes saved during optimized RMAN file restore  0
cell physical IO bytes eligible for predicate offload            0
cell physical IO bytes saved by storage index                    0
cell physical IO bytes sent directly to DB node to balance CPU   0
cell physical IO interconnect bytes returned by smart scan       0
cell simulated physical IO bytes eligible for predicate offload  0
cell simulated physical IO bytes returned by predicate offload   0
 
15 rows selected.
 
Elapsed: 00:00:00.01

现在，我断开连接并重新连接以重置会话统计信息，并且去掉hint，确保SQL能使用smart scan：

SQL> select max(ORDER_DATE) from SALES;
 
MAX(ORDER
---------
28-SEP-19
 
Elapsed: 00:00:04.36

我们可以看到时间减少了四倍。

那是因为使用了smart scan功能，可以通过再次查询会话统计信息来确认：

SQL> select s.name, m.value/1024/1024 mb from v$mystat m, v$sysstat s where m.statistic#=s.statistic# and (s.name like '%physical IO%' or s.name like '%optimized%' or s.name like 'physical%total bytes');
 
NAME                                                             MB
---------------------------------------------------------------- ----------
physical read requests optimized                                          0
physical read total bytes optimized                                       0
physical read total bytes                                        1901.14063
physical write requests optimized                                         0
physical write total bytes optimized                                      0
physical write total bytes                                                0
cell physical IO interconnect bytes                              275.122597
cell physical IO bytes saved during optimized file creation               0
cell physical IO bytes saved during optimized RMAN file restore           0
cell physical IO bytes eligible for predicate offload            1901.14063
cell physical IO bytes saved by storage index                             0
cell physical IO bytes sent directly to DB node to balance CPU            0
cell physical IO interconnect bytes returned by smart scan       275.122597
cell simulated physical IO bytes eligible for predicate offload           0
cell simulated physical IO bytes returned by predicate offload            0
 
15 rows selected.
 
Elapsed: 00:00:00.00

我们看到物理读的总数是相同的，但是存储单元返回的数据只有275MB，这与smart scan返回的大小相同。这就是查询运行更快的原因；存储服务器处理数据并仅返回对我的查询重要的内容。smart scan功能具有“列过滤”和“谓词推入”的优势，只返回实际查询的行和列中的数据。

另外，前面提到必须打开直接路径读，数据库才能使用smart scan功能。让我们看一个示例，当我通过将隐藏参数_serial_direct_read更改为never来禁用Direct Path Read时：

SQL> alter session set "_serial_direct_read" = never;
 
Session altered.
 
Elapsed: 00:00:00.00
SQL> select max(ORDER_DATE) from SALES;
 
MAX(ORDER
---------
28-SEP-19
 
Elapsed: 00:00:25.52

我们可以看到，它比第一次执行花费更多的时间，而且所有本应直接传递到会话PGA的数据都传递给了Buffer Cache：

SQL> select s.name, m.value/1024/1024 mb from v$mystat m, v$sysstat s where m.statistic#=s.statistic# and (s.name like '%physical IO%' or s.name like '%optimized%' or s.name like 'physical%total bytes');
 
NAME                                                                     MB
---------------------------------------------------------------- ----------
physical read requests optimized                                 .000020027
physical read total bytes optimized                                .9609375
physical read total bytes                                        1901.23438
physical write requests optimized                                         0
physical write total bytes optimized                                      0
physical write total bytes                                                0
cell physical IO interconnect bytes                              1901.23438
cell physical IO bytes saved during optimized file creation               0
cell physical IO bytes saved during optimized RMAN file restore           0
cell physical IO bytes eligible for predicate offload                     0
cell physical IO bytes saved by storage index                             0
cell physical IO bytes sent directly to DB node to balance CPU            0
cell physical IO interconnect bytes returned by smart scan                0
cell simulated physical IO bytes eligible for predicate offload           0
cell simulated physical IO bytes returned by predicate offload            0
 
15 rows selected.
 
Elapsed: 00:00:00.00

所有，smart scan是非常棒的特性和技术，能够非常有效的提升大数据量的查询SQL。